失重式计量称在塑料改性作业中的应用
在塑料专用料加工中往往需要按一定的配比将合成树脂等基料与所需的辅料（如矿粉玻璃纤维）以及添加剂混合（如增塑剂阻燃剂抗氧剂成核剂等）进入配混型挤出机这个按配方混合的工艺称之为塑料配混（Plasticscompounding）塑料配混可追溯至1870年赛璐珞的诞生此后随着塑料着色共混填充增强等改性技术的发展多种通用塑料和工程塑料的配混技术也日臻完善至20世纪70年代后期世界上60%的热塑性塑料都需经配混后再进行专用料乃至一次成型制品的加工同时各种配混设备（同向双螺杆往复式单螺杆连续混炼机等）的研究与开发也得到长足的发展
早期的混料设备都是批次式的需要依次将多种物料投入混合由于批次式混料设备的种种弊端美国某公司于1972年推出全球第一代连续式喂料设备后来演变成失重（式计量）称在连续的配混挤出过程中各种原料都能通过它连续地同步地加入并且各种原料的加入速度依据相应的配比（配方）获得足够的精度
目前随着对产品品质工况环境自动化越来越高的需求失重称的应用也越来越广泛据估计国内市场双螺杆挤出机生产线的保有量约为2万条左右其中只有不到8%的挤出机配备了失重秤而过去一年新增的2000条生产线配备失重秤的比例正在逐步提高比例约为10-20%但总体比例仍然很低而发达国家的比例在60-70%或更高由此预计未来几年市场对失重称的需求将是爆发性的
在大型连续的塑料加工中基本都需要对失重秤配以辅助的周边设备如储料系统自动供料来实现完整的喂料功能
失重称的发展历史
失重（Loss-in-weight）称是上世纪九十年代开始大量应用于工业过程称重连续计量的失重称逐渐替代皮带称累加称作为一种全新的计量方法逐渐应用到越来越多行业的物料处理
我国首台失重称于1994年诞生于无锡程浩公司（灵鸽公司前身）当时采用了单片机控制技术喂料精度在±1wt%（下同）左右此后程浩对失重称技术进行了不断的完善和提升经历PLC仪表微处理器控制分流的发展历程也逐步扩大了失重称在国内的市场直到2007年公司被美国开创（K-Tron）并购2012年以程浩公司原核心团队组建的无锡灵鸽机械科技有限公司承接了无锡程浩公司的资源延续了国产失重称技术发展的新阶段
目前国产失重称最先进的微处理器控制技术已经非常成熟这种控制器从根本上消除了老式而不健全的PLC控制所无法克服的滞后现象并且经过了大量用户验证喂料精度已达到±0.2%的较高水准
失重称技术简介
喂料机的形式
对于固体物料最常见的是螺杆式的这种喂料机是通过料斗底部的螺杆转动将原料推出来完成加料控制螺杆转速就可以控制流量这就是（容积式）螺杆式定量喂料机除了螺杆式还有皮带式振动盘式以及添加液体用的计量泵等形式的计量喂料机
失重式计量控制系统
根据自动控制学理论要达到精确喂料量控制的目的就必须采用闭环控制的方式来实现失重称控制示意图见图三
从图中黑色闭环可以看到用传感器采集实际加料流量然后反馈给控制器与设定值作比较得出误差值再通过控制器调节喂料机转速以此可获得满意的喂料精度
无锡灵鸽的控制器改进了图中传统的控制模式加入了对电机的转速测定并反馈给控制器即红色闭环实现了二次闭环控制使整个控制系统更加稳定可靠参见图四
传感器
失重传感器的品质与控制精度直接相关所以传感器就成为失重式计量称的核心部件它最重要的性能指标就是测量精度和速度由于计量称工作时物料重量是不断变化的要准确测得实时的重量值就要求传感器的测量速度极快目前以无锡灵鸽为代表的失重称制造商采用梅特勒-托利多的模拟传感器代表着当今国内计量喂料技术的最高水准以此传感器为基础设计的控制系统响应速度10ms分辨率达1/6000测量数据全部采用数字化传输保证了速度与精度无锡灵鸽公司的D-50圆形全密闭秤台可以有效保护失重传感器不受恶劣工业环境的影响这对失重称长期使用的可靠性至关重要
以及计划投资3千万元人民币新建的研发中心二期将会推出微型数字传感器和失重称控制器有望使国产失重称技术赶上世界前沿水平
物料/应用
现实生产中所使用的原料千变万化原料性质各有不同从原料的形态上分有颗粒粉末碎片纤维液体等等有粘结性熔点高低磨蚀性等的区别流动性有好中差甚至极难流动之分事实上没有任何一种喂料机可以适应所有的原料
经验积累
喂料机的形式很多在无锡灵鸽的测试中心一期可以看到为了获得各种物料的输送特性已建成了庞大的物料数据库以及各种测试手段这为喂料形式的选择提供了必要的条件
失重称的应用日益广泛领域涉及工程塑料医药薄膜日化石化能源粮食饲料卫生用品等诸多行业极大地提高了相关产品的生产效率和品质这里列出无锡灵鸽的三个案例
应用一
SAP婴儿尿布生产线该产品生产工艺流程可参见图六
SAP在整条生产线中是一个连续喂料过程喂料范围3-500kg/h不等婴儿尿布生产线重点是SAP的喂料精度补料以及其喂料量与生产线的匹配此项目要求喂料精度±0.2%以内的2Σ喂料精度测试精度采样时间10-20秒喂料范围17倍
应用二
在玻璃加工过程中的LG-LW-CF6失重称最多可允许12台喂料机同时喂料并与供料系统连接可参考图七
应用三
PVB中间膜是当前世界上制造幕墙夹层安全玻璃用的最佳粘合材料同时在建汽车广告景观等筑幕墙各种安全防弹玻璃等领域也有广泛的应用生产线的关键是破碎料的喂料和输送喂料精度与机头熔体压力联锁特殊设计的失重式喂料机和控制系统满足了这些方方面面的要求
